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1、物理层介绍,物理层介绍,WCDMA物理层介绍,概述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层的测量,概述,WCDMA物理层介绍概述概述,UTRAN的总体结构,UTRAN的总体结构UERadio LinkUu,WCDMA无线接口协议结构,WCDMA无线接口协议结构,各协议之间的关系,信道编码与复用,信道结构与信道映射,帧形成,扩频与调制,无线帧,物理层过程,物理层测量,各协议之间的关系上层数据 上层数据MAC层数据信道编, ,信道编码与复用,帧形成,扩频与调制,无线帧, ,解复用与信道译码,帧拆解,解调与解扩,无线帧,基带收发过程, 上层数据上层数据MAC层数据信道编码帧形成扩频与无,概
2、述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层过程物理层的测量,物理信道特征及帧结构,概述物理信道特征及帧结构,专用物理信道(DPCH),下行物理信道,上行物理信道,公用物理信道,物理随机接入信道(PRACH),物理公共分组信道(PCPCH),主公共控制物理信道(P-CCPCH),捕获指示信道(AICH),寻呼指示信道(PICH),物理下行共享信道(PDSCH),专用物理信道(DPCH),公用物理信道,物理信道,物理信道分类,辅助公共控制物理信道(S-CCPCH),CPCH状态信道(CSICH),同步信道(SCH),接入前缀捕获指示信道(AP-AICH),碰撞检测/信道指配指示信道(CD
3、/CA-ICH),公用导频信道(CPICH),专用物理信道(DPCH)下行物理信道上行物理信道公用物理信道,传输信道到物理信道的映射,物理随机接入信道(PRACH),物理公共分组信道(PCPCH),主公共控制物理信道(P-CCPCH),捕获指示信道(AICH),寻呼指示信道(PICH),物理下行共享信道(PDSCH),辅助公共控制物理信道(S-CCPCH),CPCH状态信道(CSICH),同步信道(SCH),接入前缀捕获指示信道(AP-AICH),碰撞检测/信道指配指示信道(CD/CA-ICH),公用导频信道(CPICH),专用物理控制信道(DPCCH),专用物理数据信道(DPDCH),广播信
4、道(BCH),前向接入信道(FACH),下行共享信道(DSCH),寻呼信道(PCH),随机接入信道(RACH),公共分组信道(CPCH),专用信道(CPCH),传输信道到物理信道的映射物理随机接入信道(PRACH)物理公,上行专用物理信道帧结构（DPCH）,上行专用物理信道帧结构（DPCH）,物理随机接入信道（PRACH）,物理随机接入信道（PRACH）,物理公共分组信道（PCPCH）发射结构,物理公共分组信道（PCPCH）发射结构,PCPCH消息部分帧结构,PCPCH消息部分帧结构Pilot Npilot bitsT,下行专用物理信道帧结构（DPCH）,下行专用物理信道帧结构（DPCH）,用
5、于CPCH的下行DPCCH,用于CPCH的下行DPCCH时隙格式i信道比特速率 (kbp,发射预先定义好的已知序列，A1j固定传输速率30Kbps， SF=256发射分集时，两根天线上发射的信号使用相同的扩频码和扰码，但传送序列有所不同。主要用于信道估计,公共导频信道（CPICH）,发射预先定义好的已知序列，A1jslot #1Frame,主公共控制物理信道（P-CCPCH）,固定为30Kbps （SF=256）的传输速率，用于承载BCH。每个时隙的头256chips为空，到时候由SCH填充；或者说P-CCPCH与SCH时分复用。,主公共控制物理信道（P-CCPCH）固定为30Kbps （S,
6、辅助公共控制物理信道（S-CCPCH）,用于承载FACH和PCH，可分别承载FACH和PCH，也可两者同时承载。 TFCI可有可无，由上层决定；没有TPC，采用开环功控；导频为8或16比特。传输能力比下行DPCH稍逊，SF为2564。,辅助公共控制物理信道（S-CCPCH）用于承载FACH和PC,同步信道（SCH）,SCH用于小区搜索，分成主同步信道（ P-SCH）和辅助同步信道（S-SCH），两者并行发射。 SCH占用每个无线帧的前256个码片，与P-CCPCH时分复用。主同步码 (PSC) 以时隙为周期发射，用于时隙同步；辅助同步码以无线帧为周期发射，用于帧同步，并指出小区主扰码的组号。a
7、为一个指示调制信号，用于指示P-CCPCH是否采用了STTD。,同步信道（SCH）SCH用于小区搜索，分成主同步信道（ P-,PDSCH承载 DSCH, 被多个码分用户分时共享。 PDSCH 总是与一个 DPCH相伴随，所需控制信息在所伴随的DPCH的DPCCH上传输。DSCH上传的是纯数据，效率很高，适合处理短时高速率突发业务，是特殊形式的多码传输，但高层控制起来比较复杂。,物理下行共享信道（PDSCH）,PDSCH承载 DSCH, 被多个码分用户分时共享。 物理,捕获指示信道（AICH）,AICH每一帧为20 ms，分成15个接入时隙AS, 每个时隙有20个符号(5120码片)。每个时隙包
8、括两部分，捕获指示AI部分（4096码片）和空部分（1024码片） 。16个AI分别对16种签名进行应答，AI1、1和0分别代表同意接入、不同意接入和没有听到请求。aj是由16个AI和16个签名进行矩阵运算得到。,捕获指示信道（AICH）AICH每一帧为20 ms，分成15,寻呼指示信道（PICH）,PICH为固定速率(SF=256)的物理信道，用于承载寻呼指示 (PI).PICH 总是与S-CCPCH 相伴随，如果某一帧中的 PIi 被置为1，说明Pii所对应的UE应对S-CCPCH的对应帧进行解调。PICH一帧为10ms，包括300bits。其中，288 比特用于传送 PI， 其余12 比
9、特尚未定义，不发射。一帧内传送N 个寻呼指示PI，N=18, 36, 72, or 144。,寻呼指示信道（PICH）PICH为固定速率(SF=256)的,概述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层的测量,信道编码与复用,概述信道编码与复用,编码复用处理流程,上行,下行,速率匹配添加CRC传输块拼接/编码块分段信道编码无线帧均衡第,10、20、40 or 80ms,d a t a,0、8、12、16 or 24bits,Coded data,卷积码 或 Turbo码,Rate matched data,Data before 1st interleaving,Data after
10、1st interleaved,交织器列数：1、2、4 或 8,无线帧数目：1、2、4 或 8,CCTrCH,DTX,CCTrCH,10ms时间内,10ms时间内,Ph-1,Ph-2,Ph-P,TPC,TFCI,pilot,TrCH-i+1,下行信道编码与复用,10、20、40 or 80msdatadatadataTr,下行信道编码与复用举例,下行信道编码与复用举例,概述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层的测量,扩频与调制,概述扩频与调制,扩 频 技 术,扩频用于物理信道。扩频包括两步操作：信道化操作，将一个个的数据符号转换为一系列的码片，增加了信号的带宽。扰码操作，将扰码加
11、在扩频信号上。,扩 频 技 术扩频用于物理信道。,扩 频 技 术,上行链路扩频下行链路扩频,扩 频 技 术上行链路扩频,上 行 链 路 扩 频信道化操作,上行链路三个物理信道: DPCCH/DPDCH, PRACH, PCPCH ,其中PRACH和PCPCH的前导部分是一个复数值码，可直接进行复数调制。WCDMA中信道化码采用OVSF码（Orthogonal Variable Spreading Factor codes ），每个符号转化成的码片数目叫做扩频因子SF（Spreading Factor）。二进制数据流实数化，信道化，调幅，I/Q支路映射，复数加扰。,上 行 链 路 扩 频信道化操
12、作上行链路三个物理信道:,上 行 链 路 扩 频信道化操作,OVSF码：信道化码用Cch,SF,k唯一表示，其中SF代表码的扩频因子，k是码字序号，0 k SF-1 。码字长度是2的整数次幂，即SF=2k 。每一级包括的码字总数与码长相等。对于上行链路，k=2,3,8 ；SF=4,8,256 。不同长度、长度相等的不同码字之间相互正交。,上 行 链 路 扩 频信道化操作OVSF码：,上 行 链 路 扩 频扰码操作,上行链路物理信道加扰的作用是区分用户。信道化之后的码片序列用复数值扰码加扰，对信号加密，加扰时扰码边界与无线帧边界一致。WCDMA中采用Gold码作为扰码，两个m序列相加并截取一定长
13、度码片序列而形成扰码。上行链路扰码分为长扰码和短扰码。上行链路长扰码和短扰码都是224个 ，由高层分配。,上 行 链 路 扩 频扰码操作上行链路物理信道加扰的作用,上 行 链 路 扩 频 DPCH,DPCCH/DPDCH扩频：,上 行 链 路 扩 频 DPCHDPCCH/DPDCH扩,上 行 链 路 扩 频 PRACH,PRACH消息部分扩频：,上 行 链 路 扩 频 PRACHPRACH消息部分扩频,上 行 链 路 扩 频,PCPCH消息部分扩频:,上 行 链 路 扩 频PCPCH消息部分扩频:,上 行 链 路 扩 频,PRACH前导码:随机接入前导码Cpre,n是一个复数值序列。它由一个前
14、导扰码Srpre,n和一个前导签名Csig,s生成 。定义：Cpre,n,s(k) = Sr-pre,n(k) Csig,s(k) , k = 0, 1, 2, 3, , 4095；其中k=0对应最先传送的码片。Sr-pre,n对应PRACH前导扰码， Csig,s是一个前导签名。Csig,s前导签名由一个16位长的签名序列Ps(n)重复256次而成，其中n=015。签名序列Ps(n)由16个码长为16的 Hadamard序列码生成。 Csig,s定义如下：Csig,s(i) = Ps(i 模 16), i = 0, 1, , 4095.,上 行 链 路 扩 频PRACH前导码:,上 行 链
15、路 扩 频,PCPCH前导码：PCPCH有两种前导码，接入前导码和CD前导码，其组成与随机接入前导码类似，只是对应的前导扰码不同。PCPCH接入前导码定义：Cc-acc,n,s(k) = Sc-acc,n(k) Csig,s(k) , k = 0, 1, 2, 3, , 4095； PCPCH CD前导码定义：Cc-cd,n,s(k) = Sc-cd,n(k) Csig,s(k) , k = 0, 1, 2, 3, , 4095； 其中的Csig,s 与随机接入前导所用的签名相同。,上 行 链 路 扩 频PCPCH前导码：,扩 频 技 术,上行链路扩频下行链路扩频,扩 频 技 术上行链路扩频,
16、下 行 链 路 扩 频信道化操作,下行链路除SCH以外，都要进行扩频操作。与上行链路相同，信道化码采用OVSF码，只是k的取值不同，k=2,3,9 ；SF=4,8,512。基本过程类似上行链路，不同之处下行链路I/Q支路映射在信道化之前，并且是逐比特映射。,下 行 链 路 扩 频信道化操作下行链路除SCH以外，都,下 行 链 路 扩 频扰码操作,下行链路加扰可以区分小区和信道。下行链路加扰过程与上行链路相同。下行链路只有一种扰码，也是Gold码序列。总共218-1 = 262,143个扰码 ，常用的有8192个。下行链路信道的扰码与P-CCPCH信道的扰码对齐，此时不必与加扰物理信道的帧边界对
17、齐。,下 行 链 路 扩 频扰码操作下行链路加扰可以区分小区和,下 行 链 路 扩 频扰码操作,下行链路扰码：常用的8192个扰码分成512个集合，每个集合包括1个主扰码和15个辅助扰码。主扰码和辅助扰码在CCTrCH中可以混用。 每个小区只分配一个主扰码。P-CCPCH信道、P-CPICH信道、PICH信道、AICH 信道、AP-AICH信道、CD/CA-ICH信道、CSICH信道以及携载PCH信道的S-CCPCH信道总是用主扰码进行发射。其它的下行链路物理信道可用主扰码或与该小区主扰码处于同一扰码集的辅助扰码进行发射。 512个主扰码又可分为64组，每组8个主扰码，可用于小区搜索。,下 行
18、 链 路 扩 频扰码操作下行链路扰码：,下 行 链 路 扩 频,除SCH以外的下行链路物理信道的扩频：,下 行 链 路 扩 频除SCH以外的下行链路物理信道的扩频：,下 行 链 路 扩 频码分配,下 行 链 路 扩 频码分配下行物理信道信道化码 Cch,上行调制,上行调制,下行调制,下行调制,概述物理信道特征及帧结构信道编码与复用扩频与调制物理层的测量,物理层的测量,概述物理层的测量,物理层的测量规范相当于是在UE和UTRAN中提供了一个含各种测量功能的工具箱或者称之为函数库； 测量分为六大类：频内测量、频间测量、系统间测量、业务量测量、质量测量和内部测量； UTRAN向UE发“测量控制消息”
19、，要求UE进行相应的测量；UE在测得相应的量后，向UTRAN回应一个“测量报告消息”，将测得的量报给UTRAN； 空闲模式下，测量控制消息在系统信息中广播。,物理层测量的控制,物理层的测量规范相当于是在UE和UTRAN中提供了一个,UE的测量能力,CPICH的接收信号码功率（CIPCH RSCP） PCCPCH的接收信号码功率（PCCPCH RSCP） UTRA 载波接收信号强度指示（UTRA carrier RSSI） GSM 载波接收信号强度指示（GSM carrier RSSI） CPICH Ec/No 传输信道误块率（BLER),UE的测量能力 CPICH的接收信号码功率（CIPCH
20、R,UE的测量能力（续）,UE发射功率 SFN-CFN观测时间差 SFN-SFN观测时间差 UE接收-发射时间差 到GSM小区的观测时间差 用于UE定位的小区帧的UE GPS时序,UE的测量能力（续） UE发射功率,UTRAN的测量能力,宽带总接收功率（CIPCH RSCP） 信干比（SIR） 信干比误差（SIRerror） 载波发射功率 码发射功率 传输信道误比特率（BER) 物理信道误比特率（BER),UTRAN的测量能力 宽带总接收功率（CIPCH RSCP,UTRAN的测量能力（续）,往返时间 用于UE定位的小区帧的UTRAN GPS时序 PRACH/PCPCH传播时延 确认了的PRACH前导数 检测到的PCPCH接入前导数 确认了的PCPCH接入前导数,UTRAN的测量能力（续） 往返时间,谢 谢！,谢 谢！,
